Федеральное агентство по образованию ФГБОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра:

Федеральное агентство по образованию ФГБОУ ВПО

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Технической механики»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по «Прикладной механике»

на тему: «Инерционный конвейер»

(Вариант 11)

Студент: Балтачев С. А.Группа: ОГР – 11Преподаватель: Двинина Л.Б.

Екатеринбург2014

Содержание:

Задание 1(положение механизма 1) с

1.Исходные данные……………….. ………………………………………...32.Структурный анализ механизма…………………………………………..43.Кинетический анализ механизма………………………………………….5

3.1. Построение плана механизма в масштабе………………………………6

3.2. Построение плана скоростей…………………………………………….83.3. Построение плана ускорений…………………………………………...11

Задание 2 (положение механизма 2) 3.1. Построение плана механизма в масштабе……….……………………14 3.2. Построение плана скоростей……………………………………….…..16 3.3. Построение плана ускорений……………………………………….….19Задание 3 (положение механизма 3) 3.1. Построение плана механизма в масштабе…………………………..…22 3.2. Построение плана скоростей……………………………………………24 3.3. Построение плана ускорений………………………………………….. 27Список литературы……………………………………………………………....30

1. Исходные данные

Кинематическая схема инерционного конвейера приведена на рис.1. Инерционный конвейер состоит из кривошипа1, шатуна 2, коромысла 3,шатуна 4, и рештака (ползуна) 5. Центр масс кривошипа расположен на оси вращения, в точке О1, а центр масс остальных звеньев – посередине их длин.

Табл. 1 Исходные данные для расчетной работы.

Вариант

Частотавращ.

кривошипа,

об/мин

Геометрические размеры, мм

а в О1А АВ О2В О2С CD

11 120 800 600 250 1060 870 500 650

2. Структурный анализ механизма

Под структурным анализом механизма понимается определение количества звеньев и кинематических пар,

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Лист

3

Рис 1.План механизма

определение степени подвижности механизма (числа степеней свободы), а также установление класса механизма.

Степень подвижности механизмов определяется по формуле:

S=3n-2P5-1P4=3*5-2*6=15-12=3S=3

n- количество звеньев: n=5;P4=0, так как механизм плоский; Pk=P5 – число кинетичсеких пар: P5=O1-A-B-O2-C-D=6

Группы Ассура:1 группа Ассура 2

группа Ассура

3 группа Ассура


Лист

4

Задание 1 (положение механизма 1)3. Кинематический анализ механизма

Кинематический анализ механизма состоит вопределении закона движения звеньев по заданномудвижению ведущих звеньев.

Основные задачи кинематического анализа: 1) определение крайних положений звеньев и траекториидвижения их отдельных точек с целью построения плпнамеханизма в масштабе. 2) определение величины и направлений угловых илинейных скоростей с целью посторения плана скоростеймеханизма. 3)определение величины и направлений угловых и линейныхускорений с целью построения плана ускорений механизма. При решении этих задач считается заданнымизаконы движения ведущих звеньев, а также размеры всехзвеньев. Существует два метода кинематического анализа: A) аналитический метод Б) графический метод

3.1 Построение плана механизма в масштабе.Построение начинаем с определения масштабного коэффициента длины по самому большому расстоянию в исходных данных- 1,06 м.

, . Выбираем

масштаб М 1:10.


Лист

5

,

Пересчитываем все исходные данные с учетом масштабного коэффициента:

|a| = , мм |b| = , мм

|О1А| = , мм |AB| = , мм

|О2В| = , мм |О2С| = , мм

|CD| = , мм

3.1 Построение плана механизма в масштабе(Рис.2)

1. Первоначально на чертеже фиксируем неподвижную точкуО1, а также положение опоры по которой движется коромысло 3, с учетом длин а, b.2. Разместим звено 1 вертикально вниз и проведем прямуюлинию с размером О1А.3. Для определения положения точки В, проводим окружность с радиусом АВ из точки А, а из опоры О2 проводим окружность с радиусом О2В точка пересечения окружностей является точкой В.4. Для определения положения точки С откладываем на прямой О2В расстояние О2С.5. Для определения положения точки D из точки С проводим прямую размером СD пересекающую горизонталь О1Dв точке D.


Лист

6

3.2 Построение плана скоростей в масштабе


Лист

7

Рис.2

План м

ехан

изма в

мас

штабе

(пол

ожение

1)

Построение начинаем с определения модуля скороститочки А начального звена 1:

,где - угловая скорость звена механизма

рад/с,

м/с. Масштабный коэффициент скорости:

Примем длину вектора скорости точки А равной 80мм,тогда масштабный коэффициент равен:

, .

В произвольном месте чертежа выбираем полюс планаскоростей PV. Изобразим вектор скорости точки А изполюса PV, в направлении перпендикулярном . Скорость точки В определяется в соответствии свекторным уравнением:

,так как точка В принадлежит звену 3, поэтому векторскорости В будет перпендикулярен звену 3 и на планескоростей из полюса проводим линию перпендикулярнуюзвену 3. Кроме того, точка В принадлежит звену 2, поэтому

будет перпендикулярен звену 2 и на плане скоростейиз точки а проводим линию перпендикулярную звену 2. Величину скорости точки В найдем, измерив длинуотрезка на плане скоростей и умножив ее длину намасштабный коэффициент:

83*0,03=2,5 м/с. Скорость точки D определим по векторномууравнению:

Расстояние Pvс найдем из пропорции:


Лист

8

Pvс Так как точка С принадлежит звену 4, поэтому будет перпендикулярен звену 4. После построения плана скоростей производим расчет:

VBA=ab*Kv=27*0,03=0,8м/с.

Угловая скорость вращения звена 2:

рад/с

Скорость точки С: Vc=Pvc*KV= 47*0,03=1,4 м/c


рад/с

Угловая скорость вращения звена4: рад/с

Скорость точки D: VD=Pvd*KV= 40*0,03=1,2 м/c

Рис.3

План с

коро

стей в

масштабе

(пол

ожение

1)


Лист

9Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Лист

10

3.3. Построение плана ускорений в масштабеПри построении плана ускорений принимаем, что ведущее звено 1 движется с постоянной угловой скоростью. В этомслучае полное ускорение точки А к оси вращения звена – точке О, по величине определяется:

Определим масштабный коэффициент ускорений:

.

Выбираем полюс плана ускорений ( ). Проведем извыбранного полюса заданный вектор ускорения точки А, параллельный звену 1.


Лист

11

Ускорение точки В находим в соответствии векторнойформулой:

при этом0,82*1,06=0,7 м/с2

Вектор направлен вдоль звена АВ от точки В к точке А. Длина вектора изображающего это ускорение. равна величене этого ускорения, деленной на масштабный коэффициент:

мм

На плане ускорений строим вектор , направленный параллельно ВА на плане механизма, с другой стороны, точка В принадлежит звену 3, совершающему вращательное движение вокруг точки . Следовательно, полное ускорение точки В равно сумме ее нормальной и касательной составляющих:

=2,9 2*0,87=7,3 А направлен этот вектор вдоль от В к .

Длина этого вектора равна величине этого ускорения, деленной на масштабный коэффициент

Раn 2= =7,3/0,28= 26 мм

Проведем перпендикуляр к отрезку Раn 2 до пересечения с , точка пересечения будет точка b. Соединив точку b, мы получим полное ускорение точки b

Тогда угловое ускорение звена 3:

,

Аналогично находим угловое ускорение звена 2:

,

Величину ускорения точки С можно определить изуравнения:

ас =аnс+а с

аnс=ω3

2 ∙CO2=2,92 ∙0,5=4,2 м/с2

а с=ε3 ∙CО2=2,9 ∙0,5=1,45 м/с2

Нормальное ускорение точки С изображается вектором, направленными из полюса плана ускорений в точку с, параллельно звену 3, а касательное ускорение под прямым углом на величину касательного ускорения деленную на масштабный коэффициент, полученную точку «с» соединяем с полюсом ускорений.

Раn4= аnс/ka= 4,2/0,28=15 мм

n3c= а с/ka=1,45/0,28=5 ммУскорение точки D определяется по векторному

уравнению:

=

4*0,28=1,12

,


Лист

12


Лист

13

Рис.

4Пл

ан у

скорений

механизма

в масштаб

е(положен

ие 1)

Задание 2(положение механизма 2).3.1 Построение плана механизма в масштабе

(Рис.2)

1. Первоначально на чертеже фиксируем неподвижную точкуО1, а также положение опоры по которой движется коромысло 3, с учетом длин а, b.2. Разместим звено 1 под углом в 45˚ , направленное в левую сторону от вертикали, и проведем прямую линию с размером О1А.3. Для определения положения точки В, проводим окружность с радиусом АВ из точки А, а из опоры О2 проводим окружность с радиусом О2В точка пересечения окружностей является точкой В.4. Для определения положения точки С откладываем на прямой О2В расстояние О2С.5. Для определения положения точки D из точки С проводим прямую размером СD пересекающую горизонталь О1Dв точке D.


Лист

14

Рис.

2Пл

ан м

еханиз

ма в

мас

штаб

е(п

олож

ение

2)


Лист

15



,где - угловая скорость звена механизма

рад/с,



, .




=70*0,03=2,1 м/с. Скорость точки D определим по векторномууравнению:

Расстояние Pvc найдем из пропорции:


Лист

16

Pvc

Так как точка С принадлежит звену 4, поэтому будет перпендикулярен звену 4. После построения плана скоростей производим расчет:

VBA=ab*Kv=59*0,03=1,7м/с.


рад/с



рад/с




Лист

17

Рис.3

План скоро

стей в мас

штабе

(пол

ожение 2)


Лист

18



.




Лист

19

при этом1,72*1,06=3,06 м/с2


мм


=2,4 2*0,87=5 А направлен этот вектор вдоль от В к .


Раn 2= =5/0,28= 17,8 мм



,


,


ас =аnс+а с

аnс=ω3

2 ∙CO2=2,42 ∙0,5=2,9 м/с2

а с=ε3 ∙CО2=17 ∙0,5=8,5 м/с2


Раn4= аnс/ka= 2,9/0,28=10 мм


уравнению:

=

26*0,28=7,3

,


Лист

21Изм. Лист № докум. Подпись Дат

а

Лист

20

Рис.4

План у

скор

ений мех

анизма в м

асштабе

(положение 2

)

Задание 3 (положение механизма 3).3.1 Построение плана механизма в масштабе

(Рис.2)

1. Первоначально на чертеже фиксируем неподвижную точкуО1, а также положение опоры по которой движется коромысло 3, с учетом длин а, b.2. Разместим звено 1 под углом в 45˚ , направленное в правую сторону от вертикали , и проведем прямую линию сразмером О1А.3. Для определения положения точки В, проводим окружность с радиусом АВ из точки А, а из опоры О2 проводим окружность с радиусом О2В точка пересечения окружностей является точкой В.4. Для определения положения точки С откладываем на прямой О2В расстояние О2С.5. Для определения положения точки D из точки С проводим прямую размером СD пересекающую горизонталь О1Dв точке D.


Лист

23Изм. Лист № докум. Подпись Дат

а

Лист

22



,

Рис.

2Пл

ан мех

аниз

ма в м

асшт

абе

(полож

ение 3

)

где - угловая скорость звена механизма

рад/с,



, .




=63*0,03=1,9 м/с. Скорость точки D определим по векторномууравнению:

Расстояние Pvc найдем из пропорции:

Pvc

Так как точка С принадлежит звену 4, поэтому будет перпендикулярен звену 4.


Лист

24

После построения плана скоростей производим расчет:

VBA=ab*Kv=31*0,03=0,93м/с.


рад/с



рад/с




Лист

25

Рис.3

План скоро

стей в мас

штабе

(пол

ожение 3)


Лист

26



.



при этом0,872*1,06=0,8 м/с2


Лист

27


мм


=2,2 2*0,87=4,2 А направлен этот вектор вдоль от В к .


Раn 2= =4,2/0,28= 15 мм



,


,


ас =аnс+а с

аnс=ω3

2 ∙CO2=2,22 ∙0,5=2,42 м/с2

а с=ε3 ∙CО2=23 ∙0,5=11,5 м/с2


Раn4= аnс/ka= 2,42/0,28=8,6 мм


уравнению:

=

40*0,28=11,2

,


Лист

28

Рис.4

План ускор

ений механ

изма

в мас

штаб

е

(пол

ожен

ие 3)


Лист

29

Список литературы

1. Афанасьев А.И., Ляпцев С.А. «Круговое проектирование по теории машин и механизмов» - УГГУ, 2000.

2. Афанасьев А.И., Ляпцев С.А. «Конспект лекций потеории машин и механизмов».


Лист

30

Documents

Федеральное агентство по образованию ФГБОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра: